Blutgefäße: Verkalkungen besser charakterisieren

26. Mai 2014
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Mit einer neuen Methode lassen sich verengte Blutgefäße bei Atherosklerose genau vermessen, damit Medikamente gezielt lokal freigesetzt werden können. Forscher haben dafür bestehende Verfahren kombiniert sowie die Verengungen visualisiert und quantitativ erfasst.

Krankheiten als Folge von Atherosklerose, bei der sich in den Blutgefäßen Ablagerungen bilden, sind weltweit die häufigste Todesursache. Dabei entstehen unter anderem Verkalkungen, die in Röntgenbildern ähnlich wie die Knochen einen starken Kontrast zu den Blutgefäßen liefern, die aus Weichgeweben bestehen. In Röntgenbildern waren diese Weichgewebe in direkter Nachbarschaft zu den Verkalkungen bisher kaum oder gar nicht sichtbar.

Ein Forschungsteam aus drei europäischen Ländern unter Leitung von Prof. Bert Müller vom Biomaterials Science Center der Universität Basel hat nun ein kombiniertes Verfahren entwickelt, um die durch Atherosklerose verkalkten und verengten Blutgefäße zu vermessen. Diese morphologischen Daten der Stenosen werden zur Simulation des Blutflusses genutzt und erlauben somit die Bestimmung der sogenannten Scherkräfte. Diese sind an den Verengungen erhöht und bieten damit die Grundlage zur Entwicklung von speziellen Nanocontainern, die gefässerweiternde Medikamente lokal und gezielt freisetzen.

Konventionelle Mikrotomografie mit intensiver Röntgenstrahlung erlaubt die Visualisierung von Verkalkungen (Plaque, weiss) und Muskelgewebe (schwarz). Biomaterials Science Center der Universität Basel

Konventionelle Mikrotomografie mit intensiver Röntgenstrahlung erlaubt die Visualisierung von Verkalkungen (Plaque, weiss) und Muskelgewebe (schwarz).
© Biomaterials Science Center der Universität Basel

Weich- und Hartgewebe unterscheiden

Das neue Abbildungsverfahren kombiniert bekannte Methoden und eignet sich nicht nur für die Vermessung von verkalkten Blutgefäßen, sondern auch für jede andere Kombination von stark und schwach röntgenabsorbierenden Materialien, wie bespielweise von Knorpel in der Umgebung von Knochen. Es nutzt die klassische Röntgenabsorption, zusätzlich aber auch den sogenannten Phasenkontrast, der etwa mittels Gitterinterferometrie gemessen wird: Da die Phasenänderungen der Röntgenstrahlen beim Durchgang durch Materie weniger stark von der Ordnungszahl der darin enthaltenden Elemente abhängen, lassen sich die Weichgewebe in der Umgebung von Hartgeweben viel besser sichtbar machen.

Insgesamt zeigen die Autoren, dass sich stark verkalkte Blutgefäße durch die Kombination der zerstörungsfreien Absorptions- und Phasenkontrastmessungen sowie der etablierten Histologie umfassend charakterisieren lassen.

Originalpublikation:

Complementary X-ray tomography techniques for histology-validated 3D imaging of soft and hard tissues using plaque-containing blood vessels as examples
Bert Müller et al.; Nature Protocols, doi: 10.1038/nprot.2014.091, 2014

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